CN2164548Y

CN2164548Y - 蒸汽计量仪

Info

Publication number: CN2164548Y
Application number: CN 92204309
Authority: CN
Inventors: 王颖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2002-03-11

Abstract

一种工业管道中在线测量湿蒸汽多参量的检测装置。该装置由一个临界流文丘利喷嘴、一个电气压力变送器、一个测速装置(例如孔板式节流装置)、一个电气差压变送器和一个处理运算显示器组成。将检测装置利用湿蒸汽在一定压力下通过临界流文丘利喷嘴时在单位时间内通过的质量为一稳定值，并在通过测速装置时所产生的差压大小随密度增大而减小的特点，用于精确测量湿蒸汽的压力、温度、密度、含湿量、质量流量和热值等。

Description

本实用新型涉及一种蒸汽检测装置，特别涉及一种工业管道中在线测量温蒸汽多参量的检测装置。

目前工业上测量管道中湿蒸汽的流量仪器很多，但这些仪器在设计原理上都将被测蒸汽假定为是干燥的，并将干燥气体的理想密度来换算或计算管道的质量流量，这与蒸汽的密度随湿蒸汽的含湿量不同而变化的实际情况不符，故现有的湿蒸汽流量仪器所检测的结果不精确，有重大的误差和失真。

例如，通常用于气体流量检测的孔板节流式流量计，其计算原理按拍努利方程推导如下：

M＝C₁ （1）

式中：M－干汽的质量流量

△p₀－孔板二端的差压

ρ₀－孔板入口前的干汽密度

C₁－仪表系数

从式（1）可以看到，质量流量M在一定压力下由差压△p和密度ρ₀决定，且密度ρ₀仅是一个固定不变的理论值。但实际上，由于蒸汽中含湿量的变化将导致密度发生重大变化，而一个固定不变的密度理论值ρ₀来代替变化着的密度，测量的结果肯定有误差，并且该误差与密度变化的大小呈正向变化关系。因此测出密度的正确值，是得到正确的质量流量M的先决条件。遗憾的是目前为止尚未有能测出该密度实际值的方法，因此也没有能测出湿蒸汽密度的仪器。

本实用新型的目的是要提供一种精确测出蒸汽密度的仪表和利一仪表制成的在线精确计量工业管道中湿蒸汽多参量的检测装置。

本发明的目的是通过如下方式来实现的。一种工业管道上在线测量湿蒸汽多参量的蒸汽计量仪，包括差压变送器、压力变送器和处理运算显示器，其发明的特征在于，设置在湿蒸汽管道上的测速装置，测量管；测速装置测出的湿蒸汽压力差通过一差压变送器送到一处理运算显示器；上述测量管设置在上述测速装置的下游，上述测量管内设有临界流喷嘴，它将所测得的入口前的压力值通过一压力变送器送到上述处理运算显示器。最后由该处理运算显示器按一定公式运算出所需的各种结果。具体公式如下所述：

人们知道，流过临界喷嘴的气体质量流量q_m的一般式为：

q_m＝A_＊·C·C_r

（2）

式中：A_＊－临界流文丘里喷嘴喉部面积

C－流出系数

C_r－真实气体的临界流系数

ρ－临界流喷嘴入口气流迟滞状况下的密度

p－临界流喷嘴入口气流迟滞状况下的压力

式中一定范围内，A_＊、C、C_r均视为常数，而密度ρ与压力P有关，故给定压力P后，含湿量下湿蒸汽通过临界流喷嘴的湿蒸汽质量流量q_m是一个稳定值。它可以通过式（2）计算和实验求得。在知道湿蒸汽质量q_m后，据式（1）可推导出新的经验式。即，

式中，△p₁－孔板二端的湿蒸汽差压

ρ₁－孔板入口处湿蒸汽密度

y－湿蒸汽的温度

a－校正系数

式中，因△p₀和ρ₀均为理想值，是一常数，而M可以根据式（1）得出；湿蒸汽密度ρ₁与湿蒸汽压力P₁有关，故只要知道湿蒸汽差压△p₁和湿蒸汽压力P₁后，就可以根据式（3）得出湿蒸汽的湿度y。

然而，根据湿蒸汽平均密度的计算原理，可以给出下式。

1/(ρ₁) ＝ (1－y)/(ρ₀) ＋ (y)/(ρ₂) （4）

式中，ρ₂－湿蒸汽中饱和水的密度。

将从式（3）得出的y代入式（4），便可求出湿蒸汽中饱和水的密度ρ₂。显然，只要测出湿蒸汽中的差压△P和压力P，通过处理运算显示器按照上述4式，以及其它有关常用的计算公式，便可求出被测湿蒸汽的密度、湿度、质量流量、压力和温度等。

本实用新型通过在被测湿蒸汽的管道上设置测速装置例如孔板和临界流喷嘴，测出湿蒸汽的差压△P和湿蒸汽的压力P，然后经运算处理显示器计算显示所需测量的密度、湿度、质量流量、压力和温度等参数。

另外，运算显示器，还可根据下列热力学方程，算出湿蒸汽的热值Q。

Q＝ql＋（1－y）R （5）

式中：ql－液体热，

R－汽化潜热

ql和R均为常数。

根据本实用新型的构思，测速装置可以采用孔板，或电动金属转子流量计或漩涡流量计；临界流喷嘴可以采用临界流文丘利喷嘴。

下面将结合实施例和附图进一步说明本实用新型的原理。

图1是本实用新型的第一实施例的装置示意图。

图2是本实用新型的第二实施例的示意图。

参照图1。本实施例在蒸汽管道10上设置有一个孔板式节流装置，在孔板式节流装置1的下游设置一个管内设有临界流文丘利喷嘴5的测量管4。孔板式节流装置1测出的差压△P由差压变送器2转换成电信号输入处理运算显示器6；临界流文丘利喷嘴5测出的压力P通过压力变送器输入处理运算显示器6，处理运算显示器6根据输入的差压△P和压力P信号以及上述式（1）、（2）、（3）、（4）和（5），便可按照需要分别计算显示出湿蒸汽的密度、温度、质量流量、压力、湿度线热值。

参见图2，本实施例的测量管4和临界流文丘利喷嘴5的位置和工作原理同图1所示的实施例，所不同的是用电动金属转子流量计2a代替孔板式节流装置1。临界流文丘利喷嘴5测出的压力P通过电气压力变送器3a将压力P转化成电信号输入处理运算显示器6；电流金属转子流量计2a将测出的流速V转换的电信号直接输入运算处理显示器6。

根据流体力学，人们知道流速V和差压△P有相应的关系，但其转换和计算方式十分繁琐，本实施例采用十分简便的方法来解决该问题。即，采用标定装置首先将图1所示实施例的孔板式节流装置1测出的不同流量下的差压△P的电信号标定出来，然后，将孔板式节流装置1换成本实施例的电动金属转子流量计2a，将电动金属转子流量计2a在不同流量下测出的流速V的电信号调整到与孔板式节流装置1测出的所对应的不同流量下的电信号相同的信号参量，由于该信号参量相当于差压△P的电信号，故在运算处理显示器中，该信号参量可作为△P电信号运用前面所述的公式计算、显示出所需要的湿蒸汽的密度、湿度、质量流量、压力和温度以及热值等。

当然本实施例也可采用一系列的计算公式，将流速V换算成差压△P再进行计算所需的各种参量。

根据本实施例2采用电动金属转子流量计2a作为测量差压△P的装置的原理以及流速V和差压△P的换算出公式，本实施例所用的电动金属转子流量计可以推广到一切可以测出流速的装置，如漩涡流量计等。

本实用新型的装置除用于湿蒸汽的检测外，还可用于各种流体的密度、质量流量、湿度、热值流量等。

Claims

1、一种工业管道上在线测量湿蒸汽多参量的蒸汽计量仪，包括差压变送器、压力变送器和处理运算显示器，其特征在于，还包括设置在湿蒸气管道上的测速装置、测量管，上述测量管设置在上述测速装置的下游；在上述测量管内设有临界流喷嘴；上述差压变送器连接在测速装置和处理运算显示器之间，上述压力变送器连接在测量管与处理运算显示器之间。

2、如权利要求1所述的蒸汽计量仪，其特征在于，上述临界流喷嘴为临界流文丘利喷嘴。

3、如权利要求1或2所述的蒸汽计量仪，其特征在于，上述测速装置是孔板或金属转子流量计或漩涡流量计等。